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第三节 传统发酵技术和产品
第一章 发酵工程
泡菜是一种传统的发酵食品。我国制作泡菜的历史很悠久，对泡菜的制作过程早有记载：作盐水，令极咸，于盐水中洗菜，即内瓮中。使用一定浓度的食盐溶液腌渍各种鲜嫩的蔬菜，再经自然发酵而成的腌制品就是我们熟知的泡菜。泡菜的制作真这么简单吗？大家想通过自己制作泡菜来认识传统发酵技术和产品吗？
情境导入
积极思维
事实：
1.制作泡菜的食材可以是洗净的萝卜、大白莱、甘蓝、豇豆、莴苣、芹菜、辣椒等。加工时可将食材处理成条状、片状或块状，沥干或晾干待用。另外，将沸水冷却后加入适量的盐和糖配制成泡菜液。
2.制作泡菜的步骤如下：将加工好的蔬菜装入瓶中，注入制备好的泡莱液至刚好浸没原料，密封容器，置于阴凉处自然发酵7~10d。若要形成独特的风味可适当添加调料。调料包括白酒、料酒、辣椒、八角、花椒、胡椒等。蔬菜上一般会带有乳酸菌、酵母菌等微生物，故制作泡菜时无须人为添加微生物。蔬菜上的乳酸菌等微生物会分解有机物，产生乳酸等物质，使泡菜带有特殊的酸味和香气
思考：
1.解释 为什么说泡菜是通过传统发酵技术生产的？
2.概括 除泡莱外，我们还接触过哪些发酵产品？
如何制作泡菜
情境导入
我们日常食用的腐乳、豆酱、酒也和泡菜一样，是应用微生物发酵而生产出来的产品。腐乳主要经毛霉发酵生产，豆酱经多种霉菌发酵生产，酒主要经酵母菌发酵生产。这些传统发酵技术的产品都利用了微生物的天然发酵能力。
微生物是微小生物的总称
无细胞结构
原核细胞
真核细胞
真菌：酵母菌、毛霉等；
原生生物：草履虫、变形虫等
病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒
细菌:蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等；放线菌:链霉菌等
微生物的类群
本章提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。
自然发酵或曲种传代的固体发酵法生产其他食品，但不明其原理
战国中山酒
1850年
约9000年前
法国巴斯德证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与建发酵联系起来
1897年
20世纪40年代
科学家发现酶在酵母菌发酵中的作用，了解了发酵的本质。发酵向工业化生产方向发展
抗生素发酵工业兴起
我国传统发酵技术源远流长
20世纪70年代
1957年
20世纪80年代
重组胰岛素生产
科学家用微生物生产谷氨酸，开始人工诱变特定微生物。酶、多糖、维生素工业兴起
发酵工程进入定向育种的新阶段
对发酵过程进行综合研究，能够自动记录和发酵过程的全部参数
我国传统发酵技术源远流长
概念:
利用天然微生物的代谢活动制造或生产某产品的过程。
优点：操作简单、便于家庭式或作坊式生产,传承饮食文化。
缺点：生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率低，产物不单一等。
发酵产品：
利用传统发酵技术制作的食品还有酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。
类型：
传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。
传统发酵技术生产的食品
阅读P28-P33相关内容，思考泡菜、果酒、果醋的制作过程中涉及的主要微生物、生物种类、形态结构、代谢类型、菌种来源、繁殖方式、最适生长温度、发酵原理、注意事项等。
乳酸杆菌 酵母菌 醋酸菌
传统发酵技术生产的食品
果酒和果醋的制作
酵母菌
异养兼性厌氧型
酿酒、制作馒头和面包
原理：
在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
酶
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
酶
（单细胞真菌）
① 代谢类型：
③ 应用：
②最适生长温度：
18～30℃。
分布在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
材料
洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等
新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）
边做边学：水果的发酵加工——制作果酒和果醋
将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用;
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖;
将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干;
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果醋发酵
当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30-35℃，时间为7-8d。
空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
↓
↓
↓
↓
边做边学：水果的发酵加工——制作果酒和果醋
打开瓶盖，盖上纱布
当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30-35℃，时间为7-8d。
果醋检测
果酒检测
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
1.如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？
①闻；②品尝；③用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测橙色→灰绿色。
2.醋酸菌从何而来？
3.如何检测果醋的发酵情况？
打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖。
↓
↓
①闻；②品尝；③使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值；④观察醋酸菌膜是否形成；
边做边学：水果的发酵加工——制作果酒和果醋
项目 果酒 果醋
发 酵 条 件 温度 18～30 ℃ 30～35 ℃
时间 10～12 d 7～8 d
氧气 前期需氧，后期无氧 一直需要充足氧气
pH 酸性 酸性
检测 酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色 反应液pH下降
联系 醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为醋酸发酵提供原料。 果酒和果醋的制作
制作果酒与果醋的比较
在果酒和果醋的发酵过程中，酵母菌进行有氧呼吸的目的是使酵母菌大量繁殖。 醋酸菌是异养需氧菌，对氧气的含量非常敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌的死亡。
果酒和果醋的制作
结构 作用 酒精发酵时状态 醋酸发酵时状态
充气口
排气口
出料口
通入空气
关闭
打开，并接入气泵
排出CO2
打开
打开
便于取样监测
关闭
关闭
可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等。
装置改进
果酒和果醋的制作
果酒和果醋的制作
问题：在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？
气泡
酵母菌进行果酒发酵时会产生CO2。
发酵过程，分解有机物产生的能量大部分以热能形式散失。
如果用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。
产热
颜色
菌体数量
pH
菌落
初期发酵液中酵母菌数目增多，后期不再增多，甚至会下降。
CO2溶于发酵液而使pH下降。
果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌落，这是醋酸菌落。
酸奶的制作
乳酸发酵——乳酸菌
异养厌氧型
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）
酶
+能量
在无氧情况下，能将葡萄糖分解成乳酸
原理：
乳酸链球菌（球状）
空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内
（原核生物）
乳制品的发酵、泡菜的制作等
① 代谢类型：
② 菌种分布：
③ 应用：
乳酸杆菌（杆状）
走进实验室——制作酸奶
学习制作酸奶，感悟发酵技术与日常生活的关系。
实验目的
实验原理
以牛奶为主要原料，接入一定量的菌种或市售酸奶（其中含有乳酸菌）。随着乳酸菌在牛奶中生长繁殖，牛奶中的乳糖变为乳酸，乳液的H随之下降，乳酪蛋白发生凝集，牛奶成为酸奶。
灭菌 → 消毒 → 接种 → 分装 → 发酵 → 冷却
实验步骤
走进实验室——制作酸奶
原理
乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
利用植物体表面天然的乳酸菌进行发酵
材料
食盐
清水
新鲜蔬菜(萝卜、黄瓜、白菜、豇豆等)
蒜瓣
生姜
其他香辛料(花椒等)
白酒
泡菜坛
辣椒
制作泡菜
步骤
称取食盐
清洗蔬菜
配置盐水
清洗、修整、切条、晾干
泡菜盐水
香辛料
发酵
成品
盐的作用
盐浓度过低
盐浓度过高
煮沸目的
冷却的目的
调味，抑制微生物生长
杂菌大量繁殖
口味不佳
防止影响乳酸菌的生命活动
Tips1
向坛盖边沿的水槽中注满水，发酵过程中经常补充！
Tips2
装坛后可以加一些原来已经腌制好的泡菜汁更好----相当于接种发酵微生物，可缩短腌制时间。
Tips3
5%-20%
杀灭微生物；去除水中的溶解氧
制作泡菜
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期
发酵中期
发酵后期
曲线模型
少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制）
最多（（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）
减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动）
少
积累增多，pH下降
继续增多，最后保持稳定，pH继续下降。
增加（硝酸盐还原菌的作用）
达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
制作泡菜——发酵过程分析
小肽
氨基酸
让豆腐上长出毛霉
加盐
腌制
加卤汤
装瓶
密封
腌制
环境中
蛋白质
脂肪
甘油
脂肪酸
+
+
酵母、曲霉和毛霉等多种微生物(毛霉起主要作用)
创造毛霉生长环境
防止杂菌污染，避免豆腐的腐败
由酒及各种香辛料置成，抑制微生物的生长同时增加风味和口感
课外探究——制作腐乳
制作腐乳利用了那些微生物？这些微生物来自哪里？
课堂小结
1.下列有关果醋制作原理的说法，正确的是( )
A.制作果醋使用的微生物是醋酸菌，其属于真核生物
B.当糖源不足时，果醋制作的原理是醋酸菌将乙醇转变成CO2和乙酸
C.当氧气和糖源充足时，果醋制作的原理是醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸
D.在果醋制作过程中，温度、氧气等都会影响果醋的质量，而pH不会，故不需要严格控制pH
答案：C
解析：醋酸菌是细菌，属于原核生物，A错误；当糖源不足时，果醋制作的原理是醋酸菌先将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，B错误；当氧气和糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸，C正确；果醋制作过程中，温度、氧气、pH等都会影响果醋的质量，都需要严格控制，D错误。
随堂训练
2.传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列相关叙述错误的是( )
A. 腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵
B. 制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶
C. 制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精
D. 制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸
答案：D
解析：A、在无氧条件下，乳酸菌能将葡萄糖分解成乳酸，腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵，A正确； B、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶、脂肪酶，B正确； C、酵母菌在无氧条件下，可通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精，C正确； D、制作果醋利用了醋酸菌在有氧条件下产生醋酸，D错误 。
随堂训练
3.我国利用不同微生物的发酵作用制作食品的历史悠久，在多种文献中均有记载。①《齐民要术》中记载：“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜，即内瓮中”。②《北山酒经》中记载:“每坛加蜡三钱,竹叶五片，隔水煮开，乘热灌封坛口”。③《齐民要术》中记载了二十三种利用谷物酿制食醋的工艺,酿制食醋经历的三个主要发酵过程为糖化-酒化t醋化。④《本草纲目拾遗》中记述：“豆腐又名菽乳，豆腐腌过酒糟或酱制者,味咸甘心”。下列说法不正确的是( )
A.①介绍的是泡菜制作技术，配制的盐水要煮沸冷却后使用
B.②中加热杀菌保存酒液的原理和方法，与酿酒中普遍使用的巴氏消毒法基本相同
C.③中食醋的酿制过程:淀粉先在微生物的作用下分解成葡萄糖，葡萄糖再在酵母菌的作用下分解成乙醇，最后醋酸菌在缺少氧气时将乙醇变为乙酸
D.④从微生物培养的角度看，豆腐是固体培养基，接种时不需要对它进行严格灭菌
答案：C
解析：①介绍的是泡菜制作技术，配制的盐水要煮沸冷却后使用，以杀灭盐水中的微生物，防止杂菌污染，A正确；②中加热杀菌保存酒液的原理和方法，与酿酒中普遍使用的巴氏消毒法基本相同，都是采用了较低温加热处理的方法，B正确；传统酿醋工艺先是让淀粉在微生物的作用下分解成葡萄糖，无氧条件下葡萄糖在酵母菌的作用下分解生成乙醇，当缺少糖源时醋酸菌直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变成乙酸，醋酸菌在缺少氧气时，不能进行发酵，C错误；以豆腐作培养基，不需要对它进行严格灭菌，D正确。
随堂训练
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汇报人

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